JPH08203930A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH08203930A
JPH08203930A JP7013911A JP1391195A JPH08203930A JP H08203930 A JPH08203930 A JP H08203930A JP 7013911 A JP7013911 A JP 7013911A JP 1391195 A JP1391195 A JP 1391195A JP H08203930 A JPH08203930 A JP H08203930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gate electrode
forming
concentration
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7013911A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsunori Nishii
勝則 西井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7013911A priority Critical patent/JPH08203930A/ja
Publication of JPH08203930A publication Critical patent/JPH08203930A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電極下部の高濃度n型層のみ高抵抗化
することにより、平坦な構造でソース寄生抵抗が低く、
ドレイン耐圧が高く制御性に優れた半導体装置の製法を
提供する。 【構成】 GaAs基板11にn型活性層12を形成
し、n型活性層13を形成する。次にソースドレイン領
域にオーミック金属を形成後、合金化させオーミック電
極14を形成する。ゲート電極形成のためのレジストパ
ターン15を形成し、プラズマ処理を行い所望のソース
ドレイン電流値になるまでn型層13を高抵抗化しゲー
ト電極形成部のn型活性層13に高抵抗層16を形成す
る。リフトオフ法でゲート電極17を形成しFETを完
成する。プラズマ処理により基板をエッチングすること
なくn型層を高抵抗層に変えることができる。n型層の
高抵抗化によりソースドレイン電流およびドレイン耐圧
の変化が変わる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関するもので、特にGaAsなどの化合物半
導体のMESFET(Metal Semiconductor Field Effec
t Transistor) およびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話の普及に伴いGaAs半
導体デバイスの開発、実用化が盛んに行なわれている。
特に周波数1GHz以上のパワーデバイスにおいてはほ
とんど全てにGaAsMESFETが用いられている。
携帯電話の高性能化が進むなかGaAsパワーデバイス
には高効率化や低電圧化といった要求が高まっている。
GaAsパワーMESFETでは高いドレイン耐圧が要
求されるため高効率化や低電圧化のために表面に高濃度
n型層を用いた構造のデバイスが盛んに開発されてい
る。
【0003】図8および図9(a)〜(d)は従来のG
aAsパワーMESFETの断面構造およびその製造方
法を示す断面図である。図8および図9(a)〜(d)
において31はGaAs基板、32は低濃度n型活性
層、33は高濃度n型活性層、34はソース・ドレイン
オーミック電極、35はフォトレジスト開口パターン、
36はゲートリセス領域、37はゲート電極である。こ
こで従来のGaAsパワーMESFETの製造方法を説
明する。
【0004】半絶縁性GaAs基板31にエピタキシャ
ル成長で低濃度n型活性層32および高濃度n型活性層
33を形成する(a)。
【0005】次にソース・ドレインオーミック電極34
を形成する(b)。その後、ゲート電極形成のためのフ
ォトレジスト開口パターン35を形成し、所望の電流値
になるまで前記高濃度n型層33および前記低濃度n型
層32をエッチングしゲートリセス領域36を形成する
(c)。
【0006】その後、全面にゲート電極金属を形成し、
リフトオフ法でゲート電極37を形成しFETを完成す
る(d)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述する
ようなGaAsパワーMESFETおよびその製造方法
では、ゲートリセス領域36の形状制御が困難であり、
その結果ドレイン耐圧やソース寄生抵抗のばらつきが大
きくなり特性が満足できないという問題があった。
【0008】この発明の目的は、このような課題を解決
してリセスゲート領域を必要としない構造でドレイン耐
圧やソース寄生抵抗を安定良く制御できるGaAsパワ
ーFETを実現できる半導体装置およびその製造方法を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、活性層基板表面に高濃度n型層を有する電
界効果トランジスタにおいてゲート電極と接触する前記
高濃度n型活性層の一部または全てが高抵抗層であり、
かつ活性層表面が平坦である構成である。
【0010】また、本発明は半導体基板に表面に高濃度
n型層を有する活性層を形成する工程と、ソース・ドレ
インオーミック電極を形成する工程と、ゲート電極形成
のための開口パターンをフォトレジストで形成する工程
と、全面をプラズマ処理し前記ゲート電極形成のための
開口部の前記高濃度n型層を高抵抗化する工程と、全面
にゲート電極金属を形成する工程と、リフトオフ法によ
り前記ゲート電極形成のための開口部のみに選択的に前
記ゲート電極金属を形成する工程を有している。
【0011】また、本発明は半導体基板に表面に高濃度
n型層を有する活性層を形成する工程と、ソース・ドレ
インオーミック電極を形成する工程と、ゲート電極形成
のための開口パターンをフォトレジストで形成する工程
と、全面にイオン注入を行い前記ゲート電極形成のため
の開口部の前記高濃度n型層を高抵抗化する工程と、全
面にゲート電極金属を形成する工程と、リフトオフ法に
より前記ゲート電極形成のための開口部のみに選択的に
前記ゲート電極金属を形成する工程を有している。
【0012】
【作用】本発明によれば、表面に高濃度n型層を有する
GaAsパワーFETにおいてリセスエッチングを行う
ことなく、ゲート電極下部の高濃度n型層のみ高抵抗化
することにより、平坦な構造でソース寄生抵抗が低く、
ドレイン耐圧が高く制御性に優れた半導体装置の実現が
可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の半導体装置およびその製造方
法の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0014】(実施例1)図1は本発明半導体装置の断
面構造図である。図1において1はGaAs基板、2は
低濃度n型活性層、3は高濃度n型活性層、4sはソー
スオーミック電極、4dはドレインオーミック電極、5
は高抵抗層、6はゲート電極である。
【0015】本発明では高濃度n型活性層のゲート電極
下部のみ選択的に高抵抗化し高抵抗層とすることによ
り、低いソース寄生抵抗で高いドレイン耐圧を実現する
ことが可能となる。
【0016】図2は本実施例と従来のGaAsパワーF
ETの静特性とゲート・ドレインショットキ特性を比較
したものである。デバイス寸法および活性層構造は同じ
であるにもかかわらず、本実施例では静特性の飽和電圧
は低くソース寄生抵抗が改善されていることがわかる。
また、ドレイン耐圧も高く良好な特性であることがわか
る。
【0017】また、図3(a)〜(d)は本発明半導体
装置の製造方法の実施例を示す断面図である。図3
(a)〜(d)において11はGaAs基板、12は低
濃度n型活性層、13は高濃度n型活性層、14sソー
スオミック電極、14dはドレインオーミック電極、1
5はフォトレジスト開口パターン、16は高抵抗層、1
7はゲート電極である。
【0018】半絶縁性GaAs基板11にMO−CVD
法で低濃度n型活性層12を例えばn型GaAsを3×
1017cm-3のキャリア濃度で50nm形成し、次いで
高濃度n型活性層13を例えばn型GaAsを1×10
18cm-3のキャリア濃度で50nm形成する(a)。
【0019】次にソース・ドレイン領域にAuGe系オ
ーミック金属をリフトオフ法で形成後、熱処理により合
金化させソース・ドレインオーミック電極14を形成す
る(b)。
【0020】その後、ゲート電極形成のためのフォトレ
ジスト開口パターン15を形成し、窒素雰囲気のプラズ
マ処理を行い所望のソース・ドレイン電流値になるまで
前記高濃度n型層13を高抵抗化しゲート電極形成部の
高濃度n型活性層13に高抵抗層16を形成する
(c)。
【0021】その後、全面にゲート電極金属例えばAl
を形成し、リフトオフ法でゲート電極17を形成しFE
Tを完成する(d)。
【0022】本実施例に示すように窒素雰囲気のプラズ
マ処理によりGaAs基板をエッチングすることなく高
濃度n型層を高抵抗層に変えることができる。
【0023】図4にプラズマ処理時間とソース・ドレイ
ン電流およびドレイン耐圧の関係を示す。高濃度n型層
の高抵抗化によりソース・ドレイン電流およびドレイン
耐圧の変化が変わることがわかる。これにより低濃度n
型層のキャリア濃度および膜厚を最適化すれば電流およ
び耐圧制御は精度良く行えることがわかる。
【0024】また、図5にプラズマ処理として窒素ガス
によるリアクティブイオンエッチング処理した時のエッ
チングガス圧力とドレイン耐圧の関係を示す。ガス圧力
が高くなるにつれドレイン耐圧が向上している。これ
は、ガス圧力が高くなると高抵抗化が横方向に進んでい
ることを示している。従って、ガス圧力を調整すること
によりドレイン耐圧を制御性良く制御できる。
【0025】なお本実施例では、プラズマ処理に窒素を
用いたが、これに限らずCF4、酸素等の基板がエッチ
ングされないガスであってもよい。
【0026】(実施例2)また、図6(a)〜(d)は
本発明半導体装置の製造方法の第2の実施例を示す断面
図である。図6(a)〜(d)において21はGaAs
基板、22はHEMT活性層、23は高濃度n型活性
層、24はソース・ドレインオーミック電極、25はフ
ォトレジスト開口パターン、26は高抵抗層、27はゲ
ート電極である。
【0027】半絶縁性GaAs基板21にMO−CVD
法でHEMT層22を例えばアンドープGaAsバッフ
ァー層を500nm、アンドープInGaAsチャネル
層を20nm、n型AlGaAs電子供給層を2×10
17cm-3のキャリア濃度で30nmで形成し、次いで高
濃度n型活性層23を例えば1×1018cm-3のキャリ
ア濃度で50nm形成する(a)。
【0028】次にソース・ドレイン領域にAuGe系オ
ーミック金属をリフトオフ法で形成後、熱処理により合
金化させソース・ドレインオーミック電極24を形成す
る(b)。
【0029】その後、ゲート電極形成のためのフォトレ
ジスト開口パターン25を形成し、酸素を加速エネルギ
20keV、ドーズ3×1012cm-2で注入し前記高濃
度n型層23を高抵抗化しゲート電極形成部の高濃度n
型活性層23に高抵抗層26を形成する(c)。
【0030】その後、全面にゲート電極金属例えばTi
/Pt/Auを100/100/500nmの膜厚で形
成し、リフトオフ法でゲート電極27を形成しFETを
完成する(d)。
【0031】本実施例に示す酸素イオン注入によりGa
As基板をエッチングすることなく高濃度n型層を高抵
抗層に変えることができる。
【0032】図7に酸素注入加速エネルギとドレイン耐
圧との関係を示す。加速エネルギにより高濃度n型層の
高抵抗化層への変化がわかる。加速エネルギおよびドー
ズ条件を最適化することにより所望のFET特性が得ら
れる。
【0033】なお、本実施例では酸素注入を用いて説明
したが、これに限らず、Bや水素など高濃度n型層を高
抵抗化できる元素であればよい。
【0034】また、製造方法を説明する本発明の実施例
ではn型GaAs2層構造の活性層およびInGaAs
をチャネル層に用いたHEMT活性層を用いて説明した
が、活性層の構造はこれらに限らず表面に高濃度n型層
を用いておれば差し支えない。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、表面に高濃度n型層を
有するGaAsパワーFETにおいてリセスエッチング
を行うことなく、ゲート電極下部の高濃度n型層のみ高
抵抗化することにより、平坦な構造でソース寄生抵抗が
低く、ドレイン耐圧が高く制御性に優れた半導体装置の
実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体装置の実施例を示す断面図
【図2】本発明の効果を示す図
【図3】本発明半導体装置の製造方法の第1の実施例を
示す工程断面図
【図4】本発明の効果を示す図
【図5】本発明の効果を示す図
【図6】本発明半導体装置の製造方法の第2の実施例を
示す工程断面図
【図7】本発明の効果を示す図
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図9】従来の半導体装置の特性を示す図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 低濃度n型活性層 3 高濃度n型活性層 4s ソース電極 4d ドレイン電極 5 高抵抗層 6 ゲート電極 7 高濃度n領域 8 アニール保護膜 9 オーミック電極 15 ゲート電極レジスト開口パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/778 H01L 21/265 F 7376−4M 29/80 Q 7376−4M H

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性層の基板表面に高濃度n型活性層を有
    する電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極と接触
    する前記高濃度n型活性層の一部または全てが高抵抗化
    しており、かつ活性層表面が平坦であることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】半導体基板に表面に高濃度n型層を有する
    活性層を形成する工程と、ソース・ドレインオーミック
    電極を形成する工程と、ゲート電極形成のための開口パ
    ターンをフォトレジストで形成する工程と、全面をプラ
    ズマ処理し前記ゲート電極形成のための開口部の前記高
    濃度n型層を高抵抗化する工程と、全面にゲート電極金
    属を形成する工程と、リフトオフ法により前記ゲート電
    極形成のための開口部のみに選択的に前記ゲート電極金
    属を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項3】半導体基板に表面に高濃度n型層を有する
    活性層を形成する工程と、ソース・ドレインオーミック
    電極を形成する工程と、ゲート電極形成のための開口パ
    ターンをフォトレジストで形成する工程と、全面にイオ
    ン注入を行い前記ゲート電極形成のための開口部の前記
    高濃度n型層を高抵抗化する工程と、全面にゲート電極
    金属を形成する工程と、リフトオフ法により前記ゲート
    電極形成のための開口部のみに選択的に前記ゲート電極
    金属を形成する工程を有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項4】プラズマ処理が、半導体基板をエッチング
    しない条件でリアクティブイオンエッチングすることを
    特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】イオン注入が、酸素イオンを注入すること
    であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の
    製造方法。
JP7013911A 1995-01-31 1995-01-31 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH08203930A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7013911A JPH08203930A (ja) 1995-01-31 1995-01-31 半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7013911A JPH08203930A (ja) 1995-01-31 1995-01-31 半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08203930A true JPH08203930A (ja) 1996-08-09

Family

ID=11846359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7013911A Pending JPH08203930A (ja) 1995-01-31 1995-01-31 半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08203930A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777254B2 (en) 2007-06-11 2010-08-17 Sanken Electric Co., Ltd. Normally-off field-effect semiconductor device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034073A (ja) * 1983-08-04 1985-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ショットキ−ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法
JPH0429329A (ja) * 1990-05-24 1992-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電界効果型トランジスタおよびその製造方法
JPH04132232A (ja) * 1990-09-25 1992-05-06 Nec Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH08167622A (ja) * 1994-12-15 1996-06-25 Murata Mfg Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034073A (ja) * 1983-08-04 1985-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ショットキ−ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法
JPH0429329A (ja) * 1990-05-24 1992-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電界効果型トランジスタおよびその製造方法
JPH04132232A (ja) * 1990-09-25 1992-05-06 Nec Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH08167622A (ja) * 1994-12-15 1996-06-25 Murata Mfg Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777254B2 (en) 2007-06-11 2010-08-17 Sanken Electric Co., Ltd. Normally-off field-effect semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5504353A (en) Field effect transistor
US4636822A (en) GaAs short channel lightly doped drain MESFET structure and fabrication
US5036017A (en) Method of making asymmetrical field effect transistor
EP2001052A2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US5223724A (en) Multiple channel high electron mobility transistor
US5266506A (en) Method of making substantially linear field-effect transistor
EP0201873A2 (en) A method of the production of a metal semiconductor field effect transistor and said transistor
KR100329251B1 (ko) 반도체소자및그제조방법
US5162877A (en) Semiconductor integrated circuit device and method of producing same
JPH06177159A (ja) 電界効果トランジスタ及びその製造方法
US5877047A (en) Lateral gate, vertical drift region transistor
JP3413345B2 (ja) 電界効果型トランジスタ及びその製造方法
JPH0851122A (ja) 改良された開チャンネルバーンアウト特性を有するプレーナイオン注入GaAsMESFET
JPH08203930A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR20000023317A (ko) 접합형 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법
EP0469768A1 (en) A substantially linear field effect transistor and method of making same
US5942772A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100523065B1 (ko) 적층된 감마형 게이트를 이용한 화합물 반도체소자 제조방법
JP3653652B2 (ja) 半導体装置
JPH11176839A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH03240243A (ja) 電界効果型トランジスタの製造方法
JP3018885B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR950008254B1 (ko) AlGaAs/GaAs메사 이종접합 쌍극자 트랜지스터 및 그 제조방법
JPH0529354A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0385733A (ja) 電界効果トランジスタ